層状酸ハライド光触媒の新物質開拓、バンド構造制御、動的性質の解明

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加藤およびそのグループは、層状酸ハロゲン化物Bi4NbO8Clが特異なバンド構造に由来して、安定かつ高効率な光触媒として機能することを見出し、さらに加藤は、修士過程の終盤において層状ハロゲン化物の物質群のバンド構造がお互いに異なる理由を、マーデルング解析を用いて明らかにしてきた(J. Am. Chem. Soc. 2017)。今年度はさらにマーデルング解析を拡張することで遠距離のイオンがバンド構造にどのように関わっているかを明らかにし、その成果をまとめた論文は、J. Mater. Chem. A誌に掲載され、加藤は筆頭著者である。さらに、研究計画書でも予定していたBi4NbO8Clに対するLa固溶について、La固溶体についてシンクロトロンXRD、SHG、誘電率の測定等を行うことで、La固溶に伴い、普通の強誘電体的状態から所謂リラクサー強誘電体のような振る舞いにクロスオーバーすることを明らかにした。さらにこのクロスオーバー付近で、光触媒活性が向上することを見出し、その相関やメカニズムについて現在検討中である。その他にも、あらたな層構造制御として、Bi2O2層の間にMO2層（M = Y, La, Bi）を挿入したBi2MO4層を持つ派生構造に着目し、構造解析から、Mの種類によってBi2MO4Cl中のBiO面が、鎖状の異なる構造歪みを示すことを明らかにした。また、鎖の構造歪に伴って、Bi2O2層を基本とする派生構造においては困難であった伝導帯の制御が可能であることが分かった。加藤は本研究成果をまとめた論文を現在執筆中である。以上のように、加藤の研究は順調に進展している。